مفهوم

مركز الكتلة

النقطة في النظام التي تتركز فيها كتلته، وغالبًا ما تُستخدم كمرجع للتحليلات الجاذبية.

الوصف

مركز الكتلة هو النقطة الفريدة في جسم أو نظام من الأجسام حيث يمكن اعتبار الكتلة الكاملة مركزة فيه لأغراض ديناميكية عديدة. وهو الموضع المتوسط المرجح بالكتلة لجميع الأجزاء. بالنسبة لجسم صلب، فهو النقطة التي يتوازن عندها الجسم بشكل مثالي في مجال جاذبية منتظم، ويتحرك كما لو كانت جميع القوى الخارجية مؤثرة عليه مباشرة.

التاريخ

تمت صياغة المفهوم رسميًا بواسطة إسحاق نيوتن في كتابه الأصول (1687)، حيث أظهر أن مركز الكتلة لجسمين متفاعلين يتحرك بحركة منتظمة ما لم تؤثر عليه قوة خارجية. وفي وقت سابق، استخدم أرخميدس أفكارًا ذات صلة في أعماله حول الروافع والطفو.

كيف يعمل

لإيجاد مركز الكتلة، تأخذ كل جزء من الكتلة، وتضرب موضعه في كتلته، وتجمع هذه الحواصل جميعها، ثم تقسم على الكتلة الكلية. بالنسبة لجسم متصل، يتحول هذا إلى تكامل. الخاصية الأساسية هي أن حركة مركز الكتلة تحكمها فقط القوة الخارجية الصافية، بغض النظر عن القوى الداخلية أو الدورات. وهذا يبسط المسائل المعقدة: فمفتاح ربط يتقلب، أو بوميرانج يطير، أو مجرتين متصادمتين، جميعها لها نقطة واحدة تتبع مسارًا بسيطًا يمكن التنبؤ به.

في التطبيق

إنه ضروري في الهندسة لموازنة الآلات الدوارة، وفي الفضاء الجوي لحساب مسارات الصواريخ، وفي الفيزياء لتحليل التصادمات وميكانيكا المدارات.

حقيقة طريفة

عندما تقفز، يتبع مركز كتلتك قوسًا مكافئًا مثاليًا، حتى بينما تتخبط ذراعاك وساقاك حوله.

Concept graph →

مقالات ذات صلة · 0

لا مقالات بعد